„Gőzkompressziós hűtőgép” változatai közötti eltérés
| [ellenőrzött változat] | [ellenőrzött változat] |
Tartalom törölve Tartalom hozzáadva
a Bot: következő hozzáadása: pt:Refrigeração por compressão |
a kisebb formai javítások |
||
| 1. sor: | 1. sor: | ||
{{termodinamikus körfolyamatok}} |
{{termodinamikus körfolyamatok}} |
||
[[Fájl:Heatpump.svg|bélyegkép|200px|Egyszerű kompresszoros hűtőgép vázlata]] |
[[Fájl:Heatpump.svg|bélyegkép|200px|Egyszerű kompresszoros hűtőgép vázlata]] |
||
A '''gőzkompressziós hűtőgép''' a számos [[hűtés]]t megvalósító berendezések egyike. Ezt használják leggyakrabban a háztartási [[hűtőgép]]ekben, az élelmiszerek raktározására szolgáló [[hűtőház]]akban, az épületek és gépkocsik [[légkondicionáló]] berendezéseiben, a hűtőkocsikban és hűtővagonokban, [[jégpálya|jégpályáknál]] és más kereskedelmi és ipari célokra: az [[olajfinomító]]kban, a [[vegyipar]]ban, [[földgáz]] cseppfolyósításánál. |
A '''gőzkompressziós hűtőgép''' a számos [[hűtés]]t megvalósító berendezések egyike. Ezt használják leggyakrabban a háztartási [[hűtőgép]]ekben, az élelmiszerek raktározására szolgáló [[hűtőház]]akban, az épületek és gépkocsik [[légkondicionáló]] berendezéseiben, a hűtőkocsikban és hűtővagonokban, [[jégpálya|jégpályáknál]] és más kereskedelmi és ipari célokra: az [[olajfinomító]]kban, a [[vegyipar]]ban, [[földgáz]] cseppfolyósításánál. |
||
Hűtésen egy zárt tér hőmérsékletének csökkentését értjük, úgy, hogy hőt vonunk el belőle és ezt a hőt más helyen leadjuk. Az ilyen működést megvalósító gépet hőszivattyúnak is lehet nevezni. Azokat a hőszivattyúkat, melyeknél a cél egy zárt tér lehűtése, [[hűtőgép]]nek, azokat pedig, ahol egy zárt tér fűtése a cél, [[hőszivattyú]]nak hívják a gyakorlatban. |
Hűtésen egy zárt tér hőmérsékletének csökkentését értjük, úgy, hogy hőt vonunk el belőle és ezt a hőt más helyen leadjuk. Az ilyen működést megvalósító gépet hőszivattyúnak is lehet nevezni. Azokat a hőszivattyúkat, melyeknél a cél egy zárt tér lehűtése, [[hűtőgép]]nek, azokat pedig, ahol egy zárt tér fűtése a cél, [[hőszivattyú]]nak hívják a gyakorlatban. |
||
== A hűtőgép működése == |
== A hűtőgép működése == |
||
A gőzkompressziós hűtőgép zárt rendszerben cirkuláltat [[hűtőközeg]]et, mely hőt vesz fel a hűtendő térből és más helyen leadja a felvett hőt. Az ábrán egy tipikus egyfokozatú hűtőgép elvi vázlata látható. Minden ilyen gépnek négy fő eleme van, az 1. [[Gőzkondenzátor|kondenzátor]], a 2. [[fojtás (termodinamika)|fojtás]], a 3. elpárologtató [[hőcserélő]] és a 4. [[kompresszor]]. A hűtőközeg nedves gőz halmazállapotban lép be a kompresszorba, mely megnöveli nyomását és hőmérsékletét is. A forró, nagynyomású gőz a kompresszorban túlhevített gőzzé válik. A kompresszor után a túlhevített gőz a kondenzátorba jut. A kondenzátor egy speciális hőcserélő, ahol hűtőlevegővel vagy hűtővízzel lehűtik és lecsapatják a gőzt. A kondenzátorban vagy egy csőkígyón vagy több párhuzamos csövön keresztül vezetik át a hűtőközeget. A kondenzátorban a hűtőközeg leadja víznek vagy levegőnek a rendszertől elvont hőt. |
A gőzkompressziós hűtőgép zárt rendszerben cirkuláltat [[hűtőközeg]]et, mely hőt vesz fel a hűtendő térből és más helyen leadja a felvett hőt. Az ábrán egy tipikus egyfokozatú hűtőgép elvi vázlata látható. Minden ilyen gépnek négy fő eleme van, az 1. [[Gőzkondenzátor|kondenzátor]], a 2. [[fojtás (termodinamika)|fojtás]], a 3. elpárologtató [[hőcserélő]] és a 4. [[kompresszor]]. A hűtőközeg nedves gőz halmazállapotban lép be a kompresszorba, mely megnöveli nyomását és hőmérsékletét is. A forró, nagynyomású gőz a kompresszorban túlhevített gőzzé válik. A kompresszor után a túlhevített gőz a kondenzátorba jut. A kondenzátor egy speciális hőcserélő, ahol hűtőlevegővel vagy hűtővízzel lehűtik és lecsapatják a gőzt. A kondenzátorban vagy egy csőkígyón vagy több párhuzamos csövön keresztül vezetik át a hűtőközeget. A kondenzátorban a hűtőközeg leadja víznek vagy levegőnek a rendszertől elvont hőt. |
||
A lekondenzált, folyékony halmazállapotú hűtőközeget egy fojtáson (kis méretű furattal rendelkező csőszűkítőn vagy szabályozható fojtószelepen) keresztül vezetik keresztül. A fojtásban adiabatikus állapotváltozás megy végbe: a folyékony hűtőközeg nyomása hirtelen lecsökken, egy része elpárolog és a hűtendő tér hőmérsékleténél alacsonyabb hőmérsékletre hűl le. (Ez a jelenség hasonló ahhoz a jól ismert folyamathoz, ami egy szódavizes palackhoz használt szén-dioxid patron átfúrásakor észlelhető: a patron hirtelen annyira lehűl, hogy a kiömlés környékén a levegő páratartalma fehér hó formájában megfagy.) Az elpárologtató a cirkuláló hűtőközegnek átadja a hűtendő térből elvont hőt, melyet majd a kondenzátorban a külső környezet felé vezetődik el. A hűtő körfolyamat befejeződéseként az elpárologtatóból telített hűtőközeg-gőz távozik és lép be újra a kompresszorba, majd az egész folyamat megismétlődik. |
A lekondenzált, folyékony halmazállapotú hűtőközeget egy fojtáson (kis méretű furattal rendelkező csőszűkítőn vagy szabályozható fojtószelepen) keresztül vezetik keresztül. A fojtásban adiabatikus állapotváltozás megy végbe: a folyékony hűtőközeg nyomása hirtelen lecsökken, egy része elpárolog és a hűtendő tér hőmérsékleténél alacsonyabb hőmérsékletre hűl le. (Ez a jelenség hasonló ahhoz a jól ismert folyamathoz, ami egy szódavizes palackhoz használt szén-dioxid patron átfúrásakor észlelhető: a patron hirtelen annyira lehűl, hogy a kiömlés környékén a levegő páratartalma fehér hó formájában megfagy.) Az elpárologtató a cirkuláló hűtőközegnek átadja a hűtendő térből elvont hőt, melyet majd a kondenzátorban a külső környezet felé vezetődik el. A hűtő körfolyamat befejeződéseként az elpárologtatóból telített hűtőközeg-gőz távozik és lép be újra a kompresszorba, majd az egész folyamat megismétlődik. |
||
=== Hűtőközegek === |
=== Hűtőközegek === |
||
Az első megvalósított hűtőgépek [[ammónia|ammóniát]] (NH<sub>3</sub>) használtak, ez a hűtőközeg ma is elterjedt nagy hűtőrendszerekben. Később alkalmaztak [[propán]]t (C<sub>3</sub>H<sub>8</sub>), metilkloridot (CH<sub>3</sub>Cl) kén-dioxidot (SO<sub>2</sub>), és több más vegyületet. A ''Freon'' egy vegyületcsalád a [[halogénezett szénhidrogének]] kereskedelmi neve, melyet a DuPont cég kezdett gyártani majd általánosan elterjedt a hűtőgépiparban kiváló tuljadonságai miatt. Ilyenek többek között a Freon-12 [[diklór-difluor-metán|difluor-diklór-metán]] (CF<sub>2</sub>Cl<sub>2</sub>), a Freon-11 trifluor-klór-metán (CF<sub>3</sub>Cl), vagy a Freon-2 Fluor-diklór-metán (CHFCl<sub>2</sub>). A [[Halogénezett szénhidrogének|freonokat]] (vagy CFC-ket) széles körben használták kiváló stabilitásuk és biztonságos használhatóságuk miatt: Nem gyúlékonyak, kevésbé mérgezőek mint azok a hűtőközegek, amelyeket felváltottak. Később derült ki, hogy egy tulajdonságuk igen veszélyessé vált: ha a freon megszökött, a felső atmoszférába jutva [[klór]]tartalmuk erősen rombolta az [[ózon]]réteget, mely a [[Nap]] erős [[ibolyántúli sugárzás]]ától védi a föld felszínét. A klóratomok [[katalizátor]]ként elősegítik az ózon lebomlását. A klór mindaddig aktív [[katalizátor]] marad, amíg egy másik atommal kötésbe nem lép és stabil molekulát nem alkot. |
Az első megvalósított hűtőgépek [[ammónia|ammóniát]] (NH<sub>3</sub>) használtak, ez a hűtőközeg ma is elterjedt nagy hűtőrendszerekben. Később alkalmaztak [[propán]]t (C<sub>3</sub>H<sub>8</sub>), metilkloridot (CH<sub>3</sub>Cl) kén-dioxidot (SO<sub>2</sub>), és több más vegyületet. A ''Freon'' egy vegyületcsalád a [[halogénezett szénhidrogének]] kereskedelmi neve, melyet a DuPont cég kezdett gyártani majd általánosan elterjedt a hűtőgépiparban kiváló tuljadonságai miatt. Ilyenek többek között a Freon-12 [[diklór-difluor-metán|difluor-diklór-metán]] (CF<sub>2</sub>Cl<sub>2</sub>), a Freon-11 trifluor-klór-metán (CF<sub>3</sub>Cl), vagy a Freon-2 Fluor-diklór-metán (CHFCl<sub>2</sub>). A [[Halogénezett szénhidrogének|freonokat]] (vagy CFC-ket) széles körben használták kiváló stabilitásuk és biztonságos használhatóságuk miatt: Nem gyúlékonyak, kevésbé mérgezőek mint azok a hűtőközegek, amelyeket felváltottak. Később derült ki, hogy egy tulajdonságuk igen veszélyessé vált: ha a freon megszökött, a felső atmoszférába jutva [[klór]]tartalmuk erősen rombolta az [[ózon]]réteget, mely a [[Nap]] erős [[ibolyántúli sugárzás]]ától védi a föld felszínét. A klóratomok [[katalizátor]]ként elősegítik az ózon lebomlását. A klór mindaddig aktív [[katalizátor]] marad, amíg egy másik atommal kötésbe nem lép és stabil molekulát nem alkot. |
||
A CFC hűtőközegek ma is gyakoriak hűtőgépekben, de egyre csökken mennyiségük. Újabb és kevésbé környezetszennyező hűtőközegek a hidrokloro-fluorokarbonok (HCFC), ilyen például az R-22, melyet a legtöbb mai háztartási hűtőszekrényben használnak és a HFC-k (például az R134a) melyeket a legtöbb gépkocsiban használnak, ezek felváltották a korábbi CFC-ket. A montreali egyezmény a HCFC-ket is a fokozatosan kivonandó anyagok listájára helyezi, ezeket HFC-kkel (hidrofluor-karbon) fogják helyettesíteni, például R-410A-val, mely már nem tartalmaz klórt. |
A CFC hűtőközegek ma is gyakoriak hűtőgépekben, de egyre csökken mennyiségük. Újabb és kevésbé környezetszennyező hűtőközegek a hidrokloro-fluorokarbonok (HCFC), ilyen például az R-22, melyet a legtöbb mai háztartási hűtőszekrényben használnak és a HFC-k (például az R134a) melyeket a legtöbb gépkocsiban használnak, ezek felváltották a korábbi CFC-ket. A montreali egyezmény a HCFC-ket is a fokozatosan kivonandó anyagok listájára helyezi, ezeket HFC-kkel (hidrofluor-karbon) fogják helyettesíteni, például R-410A-val, mely már nem tartalmaz klórt. |
||
| 19. sor: | 19. sor: | ||
== A rendszer termodinamikai analízise == |
== A rendszer termodinamikai analízise == |
||
[[Fájl:Refrigerator-cycle1.svg|bélyegkép|300px|A gőzkompressziós hűtőgép körfolyamata a T-s diagramban]] |
[[Fájl:Refrigerator-cycle1.svg|bélyegkép|300px|A gőzkompressziós hűtőgép körfolyamata a T-s diagramban]] |
||
A [[termodinamika]]i [[körfolyamat]] jól követhető az [[entrópia]]-[[hőmérséklet]] diagramban. A folyamat az 1 pontból indul, ahol a közeg a p<sub>o</sub> nyomáson telített gőz állapotban van. Az 1-2 folyamat [[adiabata|adiabatikus]] kompresszió, mely a [[kompresszor]]ban játszódik le. Ideális esetben ennek az állapotváltozásnak a képe a diagramban függőleges egyenes (izentropikus kompresszió), valóságban azonban az állapotváltozás irreverzibilis, az entrópia mindig növekszik, ezért a görbe jobb felé kissé elhajlik. A 2-5 folyamatok a kondenzátorban zajlódnak le: a 2-3 folyamat a túlhevítési hő elvonása, a 3. pontban a gőz eléri a telítettségi állapotot a ''p'' nyomáson. A 3-4 folyamat során a hőmérséklet nem változik, egyre több gőz csapódik le, a 4. pontban folyadék állapot alakul ki. A 4-5 szakasz a kondenzátorban a folyékony hűtőközeg esetleges utóhűtése, majd az 5-6 folyamat a fojtásos állapotváltozás, ez hirtelen nyomásesést jelent, melynek végén a közeg p<sub>o</sub> nyomásra expandál, a folyadék egy része (mintegy a fele) hirtelen elpárolog és a közeg nedves gőz állapotba kerül, ez a folyamat izentalpikus, vagyis a folyamat közben az [[entalpia]] nem változik. Végül a 6-1 folyamat során az elpárologtatóban hőt vesz fel a közeg a hűtendő térből állandó hőmérsékleten és nyomáson, miközben a gőz nedvességtartalma állandóan csökken. Ekkor a közeg a körfolyamat kiindulási pontjára, az 1. állapotba jut vissza és a folyamat kezdődik elölről. Természetesen a fent leírtak ideális közegre vonatkoznak, a valóságos folyamatok kismértékben eltérnek ettől. |
A [[termodinamika]]i [[körfolyamat]] jól követhető az [[entrópia]]-[[hőmérséklet]] diagramban. A folyamat az 1 pontból indul, ahol a közeg a p<sub>o</sub> nyomáson telített gőz állapotban van. Az 1-2 folyamat [[adiabata|adiabatikus]] kompresszió, mely a [[kompresszor]]ban játszódik le. Ideális esetben ennek az állapotváltozásnak a képe a diagramban függőleges egyenes (izentropikus kompresszió), valóságban azonban az állapotváltozás irreverzibilis, az entrópia mindig növekszik, ezért a görbe jobb felé kissé elhajlik. A 2-5 folyamatok a kondenzátorban zajlódnak le: a 2-3 folyamat a túlhevítési hő elvonása, a 3. pontban a gőz eléri a telítettségi állapotot a ''p'' nyomáson. A 3-4 folyamat során a hőmérséklet nem változik, egyre több gőz csapódik le, a 4. pontban folyadék állapot alakul ki. A 4-5 szakasz a kondenzátorban a folyékony hűtőközeg esetleges utóhűtése, majd az 5-6 folyamat a fojtásos állapotváltozás, ez hirtelen nyomásesést jelent, melynek végén a közeg p<sub>o</sub> nyomásra expandál, a folyadék egy része (mintegy a fele) hirtelen elpárolog és a közeg nedves gőz állapotba kerül, ez a folyamat izentalpikus, vagyis a folyamat közben az [[entalpia]] nem változik. Végül a 6-1 folyamat során az elpárologtatóban hőt vesz fel a közeg a hűtendő térből állandó hőmérsékleten és nyomáson, miközben a gőz nedvességtartalma állandóan csökken. Ekkor a közeg a körfolyamat kiindulási pontjára, az 1. állapotba jut vissza és a folyamat kezdődik elölről. Természetesen a fent leírtak ideális közegre vonatkoznak, a valóságos folyamatok kismértékben eltérnek ettől. |
||
<!-- |
<!-- |
||
==Types of gas compressors== |
== Types of gas compressors == |
||
{{main|Gas compressor}} |
{{main|Gas compressor}} |
||
| 27. sor: | 27. sor: | ||
The most common compressors used in chillers are [[Reciprocating compressor|reciprocating]], [[Rotary screw compressor|rotary screw]], [[Centrifugal compressor|centrifugal]], and [[scroll compressor]]s. Each application prefers one or another due to size, noise, efficiency and pressure issues. |
The most common compressors used in chillers are [[Reciprocating compressor|reciprocating]], [[Rotary screw compressor|rotary screw]], [[Centrifugal compressor|centrifugal]], and [[scroll compressor]]s. Each application prefers one or another due to size, noise, efficiency and pressure issues. |
||
===Reciprocating compressors=== |
=== Reciprocating compressors === |
||
{{main|Reciprocating compressor}} |
{{main|Reciprocating compressor}} |
||
Reciprocating compressors are piston-style, positive displacement compressors. |
Reciprocating compressors are piston-style, positive displacement compressors. |
||
===Rotary screw compressors=== |
=== Rotary screw compressors === |
||
{{main|Rotary screw compressor}} |
{{main|Rotary screw compressor}} |
||
Rotary screw compressors are also positive displacement compressors. Two meshing screw-rotors rotate in opposite directions, trapping refrigerant vapor, and reducing the volume of the refrigerant along the rotors to the discharge point. |
Rotary screw compressors are also positive displacement compressors. Two meshing screw-rotors rotate in opposite directions, trapping refrigerant vapor, and reducing the volume of the refrigerant along the rotors to the discharge point. |
||
===Centrifugal compressors=== |
=== Centrifugal compressors === |
||
{{main|Centrifugal compressor}} |
{{main|Centrifugal compressor}} |
||
Centrifugal compressors are dynamic compressors. These compressors raise the pressure of the refrigerant by imparting velocity or dynamic energy, using a rotating impeller, and converting it to pressure energy. |
Centrifugal compressors are dynamic compressors. These compressors raise the pressure of the refrigerant by imparting velocity or dynamic energy, using a rotating impeller, and converting it to pressure energy. |
||
===Scroll compressors=== |
=== Scroll compressors === |
||
{{Main|Scroll compressor}} |
{{Main|Scroll compressor}} |
||
Scroll compressors are also positive displacement compressors. The refrigerant is compressed when one spiral orbits around a second stationary spiral, creating smaller and smaller pockets and higher pressures. By the time the refrigerant is discharged, it is fully pressurized. |
Scroll compressors are also positive displacement compressors. The refrigerant is compressed when one spiral orbits around a second stationary spiral, creating smaller and smaller pockets and higher pressures. By the time the refrigerant is discharged, it is fully pressurized. |
||
===Others=== |
=== Others === |
||
{{main|Diaphragm compressor}} |
{{main|Diaphragm compressor}} |
||
{{main|Axial-flow compressor}} |
{{main|Axial-flow compressor}} |
||
| 52. sor: | 52. sor: | ||
{{main|Roots blower}} |
{{main|Roots blower}} |
||
==Other features and facts of interest== |
== Other features and facts of interest == |
||
The schematic diagram of a single-stage refrigeration system shown in Figure 1 does not include other equipment items that would be provided in a large commercial or industrial vapor compression refrigeration system, such as: |
The schematic diagram of a single-stage refrigeration system shown in Figure 1 does not include other equipment items that would be provided in a large commercial or industrial vapor compression refrigeration system, such as: |
||
| 64. sor: | 64. sor: | ||
More details about the design and performance of vapor-compression refrigeration system are available in the classic "[[Perry's Chemical Engineers' Handbook]]".<ref>{{cite book|author=Perry, R.H. and Green, D.W.|title=[[Perry's Chemical Engineers' Handbook]]|edition=6th Edition| publisher=McGraw Hill, Inc.|year=1984|id=ISBN ISBN 0-07-049479-7}} (see pages 12-27 through 12-38)</ref> |
More details about the design and performance of vapor-compression refrigeration system are available in the classic "[[Perry's Chemical Engineers' Handbook]]".<ref>{{cite book|author=Perry, R.H. and Green, D.W.|title=[[Perry's Chemical Engineers' Handbook]]|edition=6th Edition| publisher=McGraw Hill, Inc.|year=1984|id=ISBN ISBN 0-07-049479-7}} (see pages 12-27 through 12-38)</ref> |
||
The cooling capacity of refrigeration systems is often defined in units called "tons of refrigeration". The most common definition of that unit is: 1 [[ton]] of refrigeration is the rate of heat removal required to freeze a [[short ton]] (i.e., 2000 [[pound (mass)|pounds]]) of water at 32 [[Fahrenheit|°F]] in 24 hours. Based on the [[heat of fusion]] for water being 144 [[Btu]] per pound, 1 ton of refrigeration = 12,000 Btu/h = 12,660 kJ/h = 3.517 kW. Most residential air conditioning units range in capacity from about 1 to 5 tons of refrigeration. |
The cooling capacity of refrigeration systems is often defined in units called "tons of refrigeration". The most common definition of that unit is: 1 [[ton]] of refrigeration is the rate of heat removal required to freeze a [[short ton]] (i.e., 2000 [[pound (mass)|pounds]]) of water at 32 [[Fahrenheit|°F]] in 24 hours. Based on the [[heat of fusion]] for water being 144 [[Btu]] per pound, 1 ton of refrigeration = 12,000 Btu/h = 12,660 kJ/h = 3.517 kW. Most residential air conditioning units range in capacity from about 1 to 5 tons of refrigeration. |
||
A much less common definition is: 1 [[tonne]] of refrigeration is the rate of heat removal required to freeze a [[tonne|metric ton]] (i.e., 1000 kg) of water at 0 [[Celsius|°C]] in 24 hours. Based on the [[heat of fusion]] being 334.9 kJ/kg, 1 tonne of refrigeration = 13,954 kJ/h = 3.876 kW. As can be seen, 1 tonne of refrigeration is 10 percent larger than 1 ton of refrigeration. |
A much less common definition is: 1 [[tonne]] of refrigeration is the rate of heat removal required to freeze a [[tonne|metric ton]] (i.e., 1000 kg) of water at 0 [[Celsius|°C]] in 24 hours. Based on the [[heat of fusion]] being 334.9 kJ/kg, 1 tonne of refrigeration = 13,954 kJ/h = 3.876 kW. As can be seen, 1 tonne of refrigeration is 10 percent larger than 1 ton of refrigeration. |
||
| 70. sor: | 70. sor: | ||
An interesting history of the evolution of refrigeration technology is available on the Internet.<ref>[http://www.rogersrefrig.com/history.html Excellent historical background]</ref> |
An interesting history of the evolution of refrigeration technology is available on the Internet.<ref>[http://www.rogersrefrig.com/history.html Excellent historical background]</ref> |
||
==Applications== |
== Applications == |
||
{| class="wikitable" |
{| class="wikitable" |
||
| 92. sor: | 92. sor: | ||
|} |
|} |
||
==Economic analysis== |
== Economic analysis == |
||
===Advantages=== |
=== Advantages === |
||
*Very mature technology. |
* Very mature technology. |
||
*Relatively inexpensive. |
* Relatively inexpensive. |
||
*Can be driven directly using mechanical energy (water, car/truck motor) or with electrical energy. |
* Can be driven directly using mechanical energy (water, car/truck motor) or with electrical energy. |
||
*Efficient up to 60% of Carnot's theoretical limit (as evaluated in [[ASHRAE]] testing conditions: evaporation temperature of -23.3 °C, condensing temperature of 54.4°C, and ambient temperature of 32°C) based on some of the best compressors produced by [[Danfoss]], Matsushita, [http://www.copeland-corp.com/ Copeland], [[Embraco]], [http://www.bristolcompressors.com/ Bristol] and [http://www.tecumseh.com/compressors.htm Tecumseh] compressor manufacturers. However, many refrigeration systems use compressors having lower efficiencies of between 40-55%, since the 60% efficient ones cost almost twice as much as the lower efficiency ones. |
* Efficient up to 60% of Carnot's theoretical limit (as evaluated in [[ASHRAE]] testing conditions: evaporation temperature of -23.3 °C, condensing temperature of 54.4°C, and ambient temperature of 32°C) based on some of the best compressors produced by [[Danfoss]], Matsushita, [http://www.copeland-corp.com/ Copeland], [[Embraco]], [http://www.bristolcompressors.com/ Bristol] and [http://www.tecumseh.com/compressors.htm Tecumseh] compressor manufacturers. However, many refrigeration systems use compressors having lower efficiencies of between 40-55%, since the 60% efficient ones cost almost twice as much as the lower efficiency ones. |
||
===Disadvantages=== |
=== Disadvantages === |
||
Many systems still use [[haloalkane|HCFC]] [[refrigerant]]s, which contribute to [[Ozone depletion|depletion of the Earth's ozone layer]]. In countries adhering to the [[Montreal Protocol]], HCFCs are due to be phased out and are largely being replaced by ozone-friendly [[Haloalkane|HFC]]s. However, systems using HFC refrigerants tend to be slightly less efficient than systems using HCFCs. HFCs also have an extremely large [[global warming potential]] (GWP) because they remain in the atmosphere for many years and trap heat more effectively than [[carbon dioxide]]. |
Many systems still use [[haloalkane|HCFC]] [[refrigerant]]s, which contribute to [[Ozone depletion|depletion of the Earth's ozone layer]]. In countries adhering to the [[Montreal Protocol]], HCFCs are due to be phased out and are largely being replaced by ozone-friendly [[Haloalkane|HFC]]s. However, systems using HFC refrigerants tend to be slightly less efficient than systems using HCFCs. HFCs also have an extremely large [[global warming potential]] (GWP) because they remain in the atmosphere for many years and trap heat more effectively than [[carbon dioxide]]. |
||
| 106. sor: | 106. sor: | ||
With disruption of the status quo already a certainty, alternative non-[[haloalkane]] refrigerants are gaining popularity. In particular, once-abandoned refrigerants such as [[hydrocarbons]] (HCs, such as [[butane]]) and CO<sub>2</sub> are coming back into broader use. For example, [[Coca-Cola]]'s vending machines at the [[World Cup]] 2006 in Germany used refrigeration utilizing CO<sub>2</sub><ref>[http://www2.coca-cola.com/presscenter/nr_20060605_corporate_hfc-free.html Coca-Cola news release].</ref> |
With disruption of the status quo already a certainty, alternative non-[[haloalkane]] refrigerants are gaining popularity. In particular, once-abandoned refrigerants such as [[hydrocarbons]] (HCs, such as [[butane]]) and CO<sub>2</sub> are coming back into broader use. For example, [[Coca-Cola]]'s vending machines at the [[World Cup]] 2006 in Germany used refrigeration utilizing CO<sub>2</sub><ref>[http://www2.coca-cola.com/presscenter/nr_20060605_corporate_hfc-free.html Coca-Cola news release].</ref> |
||
==See also== |
== See also == |
||
*[[Absorption refrigeration]] or [[Einstein refrigerator]] or [[Gas absorption refrigerator]] |
* [[Absorption refrigeration]] or [[Einstein refrigerator]] or [[Gas absorption refrigerator]] |
||
*[[Air conditioning]] |
* [[Air conditioning]] |
||
*[[Flash evaporation]] |
* [[Flash evaporation]] |
||
*[[Heat pump]] |
* [[Heat pump]] |
||
*[[HVAC]] |
* [[HVAC]] |
||
*[[Magnetic refrigeration]] |
* [[Magnetic refrigeration]] |
||
*[[Refrigeration]] |
* [[Refrigeration]] |
||
*[[Refrigeration cycle]] |
* [[Refrigeration cycle]] |
||
==References== |
== References == |
||
{{ |
{{források}} |
||
==External links== |
== External links == |
||
*[http://me.queensu.ca/courses/MECH398/RefrigerationLabSLDS.pdf "Notes on vapor-compression refrigeration", Queens University (Canada)] |
* [http://me.queensu.ca/courses/MECH398/RefrigerationLabSLDS.pdf "Notes on vapor-compression refrigeration", Queens University (Canada)] |
||
*[http://web.me.unr.edu/me372/Spring2001/Vapor%20Compression%20Refrigeration%20Cycles.pdf "The ideal vapor compression refrigeration cycle", University of Nevada (US)] |
* [http://web.me.unr.edu/me372/Spring2001/Vapor%20Compression%20Refrigeration%20Cycles.pdf "The ideal vapor compression refrigeration cycle", University of Nevada (US)] |
||
*[http://home.howstuffworks.com/refrigerator4.htm "The Refrigeration Cycle", from HowStuffWorks] |
* [http://home.howstuffworks.com/refrigerator4.htm "The Refrigeration Cycle", from HowStuffWorks] |
||
*[http://www.r744.com/knowledge/ Scientific Papers about CO<sub>2</sub> Heat Pumps / Refrigeration] |
* [http://www.r744.com/knowledge/ Scientific Papers about CO<sub>2</sub> Heat Pumps / Refrigeration] |
||
[[Category:Thermodynamic cycles]] |
[[Category:Thermodynamic cycles]] |
||
| 138. sor: | 138. sor: | ||
== Irodalom == |
== Irodalom == |
||
*Pattantyús. Gépész- és Villamosmérnökök Kézikönyve 4. kötet. Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1962. |
* Pattantyús. Gépész- és Villamosmérnökök Kézikönyve 4. kötet. Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1962. |
||
*[[Pattantyús-Ábrahám Géza|Pattantyús Á. Géza]]: A gépek üzemtana. Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1983. ISBN 963 10 4808 X |
* [[Pattantyús-Ábrahám Géza|Pattantyús Á. Géza]]: A gépek üzemtana. Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1983. ISBN 963 10 4808 X |
||
== Források és jegyzetek == |
== Források és jegyzetek == |
||
| 146. sor: | 146. sor: | ||
== Külső hivatkozások == |
== Külső hivatkozások == |
||
* [http://www.physics.kee.hu/termo/huto/hut_elp.html dr. Zana János: Termodinamika előadások] |
* [http://www.physics.kee.hu/termo/huto/hut_elp.html dr. Zana János: Termodinamika előadások] |
||
*[http://www.danfoss.com/Hungary/BusinessAreas/Refrigeration+and+Air+Conditioning/EducationAndTraining/The+Fridge.htm Hűtőgép működése animációval] |
* [http://www.danfoss.com/Hungary/BusinessAreas/Refrigeration+and+Air+Conditioning/EducationAndTraining/The+Fridge.htm Hűtőgép működése animációval] |
||
* [http://www.pointernet.pds.hu/ujsagok/transpack/2006/11/20070205192741520000000336.html Élelmiszeripari hűtési eljárások] |
* [http://www.pointernet.pds.hu/ujsagok/transpack/2006/11/20070205192741520000000336.html Élelmiszeripari hűtési eljárások] |
||
{{DEFAULTSORT:Go~zkompresszios hu~to~gep}} |
|||
[[Kategória:Termodinamika]] |
[[Kategória:Termodinamika]] |
||
A lap 2010. július 3., 03:38-kori változata
Sablon:Termodinamikus körfolyamatok
A gőzkompressziós hűtőgép a számos hűtést megvalósító berendezések egyike. Ezt használják leggyakrabban a háztartási hűtőgépekben, az élelmiszerek raktározására szolgáló hűtőházakban, az épületek és gépkocsik légkondicionáló berendezéseiben, a hűtőkocsikban és hűtővagonokban, jégpályáknál és más kereskedelmi és ipari célokra: az olajfinomítókban, a vegyiparban, földgáz cseppfolyósításánál.
Hűtésen egy zárt tér hőmérsékletének csökkentését értjük, úgy, hogy hőt vonunk el belőle és ezt a hőt más helyen leadjuk. Az ilyen működést megvalósító gépet hőszivattyúnak is lehet nevezni. Azokat a hőszivattyúkat, melyeknél a cél egy zárt tér lehűtése, hűtőgépnek, azokat pedig, ahol egy zárt tér fűtése a cél, hőszivattyúnak hívják a gyakorlatban.
A hűtőgép működése
A gőzkompressziós hűtőgép zárt rendszerben cirkuláltat hűtőközeget, mely hőt vesz fel a hűtendő térből és más helyen leadja a felvett hőt. Az ábrán egy tipikus egyfokozatú hűtőgép elvi vázlata látható. Minden ilyen gépnek négy fő eleme van, az 1. kondenzátor, a 2. fojtás, a 3. elpárologtató hőcserélő és a 4. kompresszor. A hűtőközeg nedves gőz halmazállapotban lép be a kompresszorba, mely megnöveli nyomását és hőmérsékletét is. A forró, nagynyomású gőz a kompresszorban túlhevített gőzzé válik. A kompresszor után a túlhevített gőz a kondenzátorba jut. A kondenzátor egy speciális hőcserélő, ahol hűtőlevegővel vagy hűtővízzel lehűtik és lecsapatják a gőzt. A kondenzátorban vagy egy csőkígyón vagy több párhuzamos csövön keresztül vezetik át a hűtőközeget. A kondenzátorban a hűtőközeg leadja víznek vagy levegőnek a rendszertől elvont hőt.
A lekondenzált, folyékony halmazállapotú hűtőközeget egy fojtáson (kis méretű furattal rendelkező csőszűkítőn vagy szabályozható fojtószelepen) keresztül vezetik keresztül. A fojtásban adiabatikus állapotváltozás megy végbe: a folyékony hűtőközeg nyomása hirtelen lecsökken, egy része elpárolog és a hűtendő tér hőmérsékleténél alacsonyabb hőmérsékletre hűl le. (Ez a jelenség hasonló ahhoz a jól ismert folyamathoz, ami egy szódavizes palackhoz használt szén-dioxid patron átfúrásakor észlelhető: a patron hirtelen annyira lehűl, hogy a kiömlés környékén a levegő páratartalma fehér hó formájában megfagy.) Az elpárologtató a cirkuláló hűtőközegnek átadja a hűtendő térből elvont hőt, melyet majd a kondenzátorban a külső környezet felé vezetődik el. A hűtő körfolyamat befejeződéseként az elpárologtatóból telített hűtőközeg-gőz távozik és lép be újra a kompresszorba, majd az egész folyamat megismétlődik.
Hűtőközegek
Az első megvalósított hűtőgépek ammóniát (NH3) használtak, ez a hűtőközeg ma is elterjedt nagy hűtőrendszerekben. Később alkalmaztak propánt (C3H8), metilkloridot (CH3Cl) kén-dioxidot (SO2), és több más vegyületet. A Freon egy vegyületcsalád a halogénezett szénhidrogének kereskedelmi neve, melyet a DuPont cég kezdett gyártani majd általánosan elterjedt a hűtőgépiparban kiváló tuljadonságai miatt. Ilyenek többek között a Freon-12 difluor-diklór-metán (CF2Cl2), a Freon-11 trifluor-klór-metán (CF3Cl), vagy a Freon-2 Fluor-diklór-metán (CHFCl2). A freonokat (vagy CFC-ket) széles körben használták kiváló stabilitásuk és biztonságos használhatóságuk miatt: Nem gyúlékonyak, kevésbé mérgezőek mint azok a hűtőközegek, amelyeket felváltottak. Később derült ki, hogy egy tulajdonságuk igen veszélyessé vált: ha a freon megszökött, a felső atmoszférába jutva klórtartalmuk erősen rombolta az ózonréteget, mely a Nap erős ibolyántúli sugárzásától védi a föld felszínét. A klóratomok katalizátorként elősegítik az ózon lebomlását. A klór mindaddig aktív katalizátor marad, amíg egy másik atommal kötésbe nem lép és stabil molekulát nem alkot.
A CFC hűtőközegek ma is gyakoriak hűtőgépekben, de egyre csökken mennyiségük. Újabb és kevésbé környezetszennyező hűtőközegek a hidrokloro-fluorokarbonok (HCFC), ilyen például az R-22, melyet a legtöbb mai háztartási hűtőszekrényben használnak és a HFC-k (például az R134a) melyeket a legtöbb gépkocsiban használnak, ezek felváltották a korábbi CFC-ket. A montreali egyezmény a HCFC-ket is a fokozatosan kivonandó anyagok listájára helyezi, ezeket HFC-kkel (hidrofluor-karbon) fogják helyettesíteni, például R-410A-val, mely már nem tartalmaz klórt.
Még újabb hűtőközegekkel kísérletek folynak, ilyen a szuperkritikus széndioxid, melyet R-744-gyel jelölnek.[1]
A rendszer termodinamikai analízise
A termodinamikai körfolyamat jól követhető az entrópia-hőmérséklet diagramban. A folyamat az 1 pontból indul, ahol a közeg a po nyomáson telített gőz állapotban van. Az 1-2 folyamat adiabatikus kompresszió, mely a kompresszorban játszódik le. Ideális esetben ennek az állapotváltozásnak a képe a diagramban függőleges egyenes (izentropikus kompresszió), valóságban azonban az állapotváltozás irreverzibilis, az entrópia mindig növekszik, ezért a görbe jobb felé kissé elhajlik. A 2-5 folyamatok a kondenzátorban zajlódnak le: a 2-3 folyamat a túlhevítési hő elvonása, a 3. pontban a gőz eléri a telítettségi állapotot a p nyomáson. A 3-4 folyamat során a hőmérséklet nem változik, egyre több gőz csapódik le, a 4. pontban folyadék állapot alakul ki. A 4-5 szakasz a kondenzátorban a folyékony hűtőközeg esetleges utóhűtése, majd az 5-6 folyamat a fojtásos állapotváltozás, ez hirtelen nyomásesést jelent, melynek végén a közeg po nyomásra expandál, a folyadék egy része (mintegy a fele) hirtelen elpárolog és a közeg nedves gőz állapotba kerül, ez a folyamat izentalpikus, vagyis a folyamat közben az entalpia nem változik. Végül a 6-1 folyamat során az elpárologtatóban hőt vesz fel a közeg a hűtendő térből állandó hőmérsékleten és nyomáson, miközben a gőz nedvességtartalma állandóan csökken. Ekkor a közeg a körfolyamat kiindulási pontjára, az 1. állapotba jut vissza és a folyamat kezdődik elölről. Természetesen a fent leírtak ideális közegre vonatkoznak, a valóságos folyamatok kismértékben eltérnek ettől.
Irodalom
- Pattantyús. Gépész- és Villamosmérnökök Kézikönyve 4. kötet. Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1962.
- Pattantyús Á. Géza: A gépek üzemtana. Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1983. ISBN 963 10 4808 X